礦用液壓支柱是當(dāng)前煤礦井下廣泛使用的支護(hù)部件，在國(guó)內(nèi)大中型煤礦企業(yè)中，液壓支架在采煤工作面上的使用率已超過50%。但是由于井下環(huán)境惡劣，液壓支柱表面腐蝕和磨損的現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致液壓支柱失效。
目前液壓支柱是通過表面鍍鉻的方法來實(shí)現(xiàn)表面防蝕。由于鍍鉻層耐磨性差，其壽命僅為1.0-1.5a，鍍鉻層容易出現(xiàn)起皮與脫皮的現(xiàn)象，影響液壓支柱的使用，同時(shí)鍍鉻工藝對(duì)環(huán)境污染特別嚴(yán)重。因此，液壓支柱表面強(qiáng)化技術(shù)的研究越來越受人們的重視。通常采用冷焊、復(fù)合電刷鍍和電噴涂對(duì)液壓支柱進(jìn)行表面強(qiáng)化。近年來，我國(guó)等離子粉末堆焊技術(shù)取得了極大的進(jìn)展，等離子粉末堆焊技術(shù)是改善基體特性的一種表面處理工藝，將合金粉末以不同的填料方式在基體表面上涂覆，在等離子束作用下把涂覆粉末迅速加熱并熔化，快速凝固后與基體材料形成具有耐蝕、耐磨、耐熱等特性的冶金表面涂層。
1.等離子粉末堆焊的原理：
離子粉末堆焊是以等離子弧作為熱源，應(yīng)用等離子弧產(chǎn)生的高溫將合金粉末與基體表面迅速加熱并一起熔化、混合、擴(kuò)散、凝固，等離子束離開后自激冷卻，形成一層高性能的合金層，從而實(shí)現(xiàn)零件表面的強(qiáng)化與硬化的堆焊工藝，由于等離子弧具有電弧溫度高、傳熱率大、穩(wěn)定性好，熔深可控性強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)相關(guān)的堆焊參數(shù)，可對(duì)堆焊層的厚度、寬度、硬度在一定范圍內(nèi)自由調(diào)整。等離子粉末堆焊后基體材料和堆焊材料之間形成融合界面，結(jié)合強(qiáng)度高；堆焊層組織致密，耐蝕及耐磨性好；基體材料與堆焊材料的稀釋減少，材料特性變化小；利用粉末作為堆焊材料可提高合金設(shè)計(jì)的選擇性，特別是能夠順利堆焊難熔材料，提高工件的耐磨、耐高溫、耐腐蝕性。
2.等離子粉末堆焊的優(yōu)勢(shì)：
與熱噴涂、化學(xué)鍍、等離子噴涂及氣相沉積等傳統(tǒng)的表面改性技術(shù)相比，等離子粉末堆焊技術(shù)具有如下特點(diǎn)：
2.1適用的材料體系廣泛，尤其適于在低熔點(diǎn)金屬表面堆焊高熔點(diǎn)合金，獲得致密的冶金結(jié)合涂層；
2.2熱影響區(qū)域小，工件不易變形，堆焊成品率較高；
2.3等離子堆焊合金涂層表面性能穩(wěn)定，成分及厚度可控，且工藝靈活，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；
2.4可對(duì)成形工件表面局部區(qū)域進(jìn)行堆焊處理；
2.5表面強(qiáng)化層組織致密，硬度高，質(zhì)量好，表面光潔五氧化，具有較高的韌性、強(qiáng)度、耐磨性與耐蝕性；
2.6等離子堆焊技術(shù)屬于綠色再制造范疇，加工過程無污染，勞動(dòng)條件好；
2.7等離子堆焊速度快，稀釋率低，等離子堆焊的稀釋率可控制在5%-10%，甚至更低。
3立柱表面堆焊修復(fù)工藝
3.1加工設(shè)備
采用DML-V03BD等離子粉末堆焊成套設(shè)備對(duì)液壓支柱表面進(jìn)行修復(fù)。該設(shè)備主要由等離子發(fā)生器、堆焊槍、送粉控制、加工機(jī)床等及部分組成，操作簡(jiǎn)單，極大的提高了生產(chǎn)效率。
3.2前期準(zhǔn)備
了解工況獲悉支柱失效原因、了解工件材質(zhì)、修復(fù)位置尺寸和形狀、修復(fù)的工藝及性能要求等。液壓將支柱的失效方式有很多種，主要是由于各種磨損所致，如磨粒磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損。在此基礎(chǔ)上確定修復(fù)方案，包括修復(fù)前工件表面處理（除油，去銹）、合金材料的選擇、堆焊電流、送粉速度、支柱旋轉(zhuǎn)速度、離子氣流量等。本次試驗(yàn)選用鎳基自溶性合金粉末作為等離子堆焊材料，牌號(hào)NI45。該系列粉末適用于要求局部耐磨、耐腐蝕及抗疲勞的工件，能形成組織致密，無氣孔夾雜塌陷，無裂紋，高硬度的鎳基涂層，該涂層與基材為冶金結(jié)合。
3.3修復(fù)過程
等離子堆焊設(shè)備采用高純氬氣作為離子氣與保護(hù)氣，為保證長(zhǎng)時(shí)間工作，在堆焊設(shè)備有冷水機(jī)組，冷卻水一般采用蒸餾水，以帶走等離子發(fā)生器在轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的熱量，以確保堆焊槍的穩(wěn)定運(yùn)行。修復(fù)過程中，隨時(shí)觀察堆焊狀況，包括堆焊層厚度，平整度，搭接率等。DML-V03BD堆焊設(shè)備可在堆焊過程中隨時(shí)調(diào)節(jié)電流，送粉速度，以此來調(diào)節(jié)堆焊層厚度與堆焊效果。堆焊的工藝參數(shù)如下：
焊接電流（A）：120~130；
離子氣流量（NL/min）：1.5-1.8
保護(hù)氣流量（NL/min）：5-10；
焊接速度（m/min）：0.9-1.1：
3.4焊后處理
堆焊結(jié)束后，要對(duì)堆焊層進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)，是否存在裂紋，氣孔等缺陷，采用便攜硬度計(jì)初步檢測(cè)堆焊層的硬度，并對(duì)工件的尺寸精度和位置精度進(jìn)行檢測(cè)。符合要求后，對(duì)支柱進(jìn)行處理，包括車削，磨削，以達(dá)到工件終尺寸與精度。
3.5堆焊效果
經(jīng)檢測(cè)，采用等離子堆焊技術(shù)對(duì)礦用液壓支柱堆焊的合金強(qiáng)化層表面硬度打到HRC40，明顯的提高了礦用液壓支柱的耐蝕性，耐磨損性和其他機(jī)械性能。
4結(jié)論
經(jīng)試驗(yàn)與客戶反饋，等離子粉末堆焊技術(shù)已成功在液壓支柱修復(fù)行業(yè)中取得極大的成效。由于等離子粉末堆焊是在大氣環(huán)境下進(jìn)行的無污染操作，而且操作簡(jiǎn)單，堆焊后質(zhì)量得到很大的提升，從而可以減少液壓支柱的更換時(shí)間，以確保生產(chǎn)效率，并可節(jié)約大量資金，對(duì)于件設(shè)節(jié)約型社會(huì)有著更為廣大的意義。